支持動態(tài)任務調(diào)度的多核分布式操作系統(tǒng)設計.pdf

1、多核系統(tǒng)資源分布的全局復雜性給資源管理和利用帶來困難，利用多核操作系統(tǒng)管理全局資源能有效提高系統(tǒng)資源利用率，因此對多核操作系統(tǒng)進行研究具有重要意義。本文使用非均衡模式設計多核分布式操作系統(tǒng)，需要解決節(jié)點間通信和系統(tǒng)資源利用的問題。為解決通信問題，本文移植了實驗室已有的兼容于MPI的消息庫，節(jié)點間通信通過應用層、消息層和硬件抽象層中的功能模塊完成。本文工作的主要目標是為用戶透明使用多核系統(tǒng)資源提供支持，為此實現(xiàn)了運行時調(diào)度功能，以及基于運

2、行時調(diào)度結果的并行應用執(zhí)行。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、胖骺毓?jié)點實現(xiàn)了資源統(tǒng)計和運行時調(diào)度功能。統(tǒng)計模塊建立多個接收進程實現(xiàn)資源信息的收集，通過使用共享內(nèi)存創(chuàng)建資源池以實現(xiàn)全局資源信息存儲。在此基礎上采用動態(tài)任務調(diào)度技術，在程序執(zhí)行時進行任務調(diào)度和分派，以當前可用系統(tǒng)資源信息為依據(jù)，將并行任務分配到運算節(jié)點上執(zhí)行，從而有效提高系統(tǒng)資源利用效率以及應用加速比。此外，為保證可擴展性，統(tǒng)計模塊在讀入網(wǎng)絡配置文件后將自動建立統(tǒng)計環(huán)境，實時

3、地為動態(tài)任務調(diào)度提供與運算節(jié)點通信所需的映射文件。
　?、七\算節(jié)點提供了擴展層功能，通過接收主控節(jié)點發(fā)送的配置信息，運算節(jié)點只統(tǒng)計所需信息項。通過在系統(tǒng)初始化時設置映射信息，資源統(tǒng)計任務和加載任務能夠在不同網(wǎng)絡規(guī)模下與主控節(jié)點完成通信從而保證系統(tǒng)的可擴展性。為支持運行時調(diào)度，運算節(jié)點接收主控節(jié)點以消息的形式傳遞的調(diào)度映射結果，使用分頁機制為并行任務分配存儲調(diào)度信息的私有空間，并通過參數(shù)傳遞將調(diào)度結果等信息傳遞給并行任務，從而保證各

4、并行任務正確執(zhí)行當前功能。
　?、侵骺毓?jié)點和運算節(jié)點協(xié)作完成并行應用的調(diào)度、分發(fā)、任務建立和執(zhí)行，實現(xiàn)了運行時調(diào)度和執(zhí)行并行應用的功能，為有效利用系統(tǒng)資源提供了支持。最后，在多核仿真平臺上，通過執(zhí)行并行應用對分布式多核操作系統(tǒng)進行了驗證，驗證結果表明該多核操作系統(tǒng)能夠正確地執(zhí)行基于MMPI的并行應用程序；測試了一個并行應用執(zhí)行過程中調(diào)度、分發(fā)、任務建立和執(zhí)行各階段的開銷，評估了應用規(guī)模和網(wǎng)絡規(guī)模對調(diào)度結果與各階段執(zhí)行開銷的影響，為